數據中心UPS閥控鉛酸蓄電池維護測試的建議

黃 堅

（廣西壯族自治區信息中心，廣西 南寧 530000）

1 蓄目電池檢項目

（1）電池外觀檢查：外觀是否存在變形、漏液，安全閥周圍有無液體。

（2）電池端柱是否有腐蝕、爬酸現象或過熱痕跡；電池槽和電池蓋是否損壞。

（3）電池絕緣檢查：檢查電池是否有破損，當電池達到使用年限時，提前通知用戶。

（4）電池電壓測量：使用萬用表檢查充電電壓是否和電池數量相匹配。

（5）電池端子連接是否穩固，視情況進行電池表灰塵處理。

2 蓄電池監測管理

針對蓄電池組進行監測、維護與修復，實時掌握蓄電池的運行狀態，不僅可以在市電異常、線路高峰、計劃性停電的情況下減少中斷失敗的風險，更可以減少電氣安全隱患的發生。防范勝于救災，盡早發存蓄電池存在隱患，要比制定應急方案更為有效。

蓄電池監測的內容包括：實時顯示電池的總電壓、總電流、每節電池的電壓、溫度、電流、內阻及電池的工作狀態等信息，自動識別電池組的工作狀態，顯示電池處于浮充、放電、或者均充等狀態，并對電池的充放電過程進行數據存儲記錄，能自動記錄10 h以上的電池充放電數據、內阻測試及數據記錄，運用數據比對的功能，發現落后電池，提前預報蓄電池失效趨勢等。監測方式包括專用監控儀以及使用萬用表、內阻檢測儀測量的方式進行。

3 蓄電池浮充電壓均衡性測試

參照YD/T799—2002《通信用閥控式密封鉛酸蓄電池》標準，要求“蓄電池在浮充狀態下24 h后各蓄電池之間的端電壓差應不大90 mV（蓄電池組由不多于24只2 V蓄電池組成時）、200 mV（蓄電池組由多于24只2 V蓄電池組成時）、240 mV（6 V）、480 mV （12 V）。如果測試電壓偏差大，則需要考慮改成均充模式后再進行觀察和測試；如果轉成浮充后仍沒有改觀，則需要考慮采用如下方法進行檢測核實。

4 蓄電池的容量測試

蓄電池容量是衡量蓄電池性能的重要性能指標之一，它表示在一定條件下（放電率、溫度、終止電壓等）電池放出的電量是否符合業務要求。

4.1 系統在線式容量測試法

（1）通常在直流供電系統中，首先需要調整UPS主機的輸出電壓至保護電壓，進而由蓄電池直接對真實負載供電，在放電過程中通過UPS主機系統或手動測量找出蓄電池組落后電池（電壓最低、容量最差），將其作為此次容量試驗的對象。

（2）調整UPS主機正常運行，整流后對蓄電池均充電，待顯示充電水平達到100%后持續觀察1 h以上即可。

（3）充電穩定后，選出落后電池，使用專業設備測量記錄落后電池當前電壓、殼體溫度、開始測試時間，隨后對其進行10 h放電測試，記錄當前室內溫度，每隔1 h對電池重新測量，直至其達到10 h后停止測量。

（4）根據電池廠家提供的放電曲線圖，核算蓄電池的實際容量，需考慮測試環境溫度的因素，與表格數據一一對應。

（5）測試完成后，需盡快對放電電池進行充電，防止其虧電后不可用。

（6）測試人員根據之前的測量數據繪制落后電池放電測試曲線，與廠家數據對照，可判斷電池是否達到報廢更換狀態。

4.2 離線式容量測試法（在條件允許的情況下）

（1）離線式與在線式不同，離線式采用的是脫離UPS系統后使用假負載進行放電測試，但環境溫度要求也必須為25±5 ℃，測試前需將蓄電池組補充至滿電狀態后靜置1 h方可進行。

（2）與在線式測試相同，放電測試前需對環境溫濕度、電池電壓、內阻及電池溫度進行測量并記錄，開始測試時記錄當前時間[1]。

（3）每隔1 h對電池重新測量，直至其達到終止電壓后停止測量。時刻關注電池放電期間的電流波動，波動范圍不得超過廠家規定值的1%。

（4）在電池即將達到終止電壓的測試期間，需加強測試頻率，不限于1 h的間隔，可將測試間隔調整為10～20 min一次，此目的是為了能更加準確的掌握蓄電池達到完全放電狀態時的發生時間。

（5）電池的容量是與放電電流大小相關的，對于同一塊電池，一般電流越大，放出電的總容量越小。電池的品質越好，高速放電能力越強，在大電流放電的容量越高。電池的容量等于放電時長乘放電電流。可按照標準的10 h放電率進行計算，但當溫度不是標準25 ℃時，則應當按照一定的系數進行修正，可參考公式：

計算容量為Ce，實際容量為Cr，放電時實際溫度為t，溫度系數為K（K=0.01/℃時為1 h；K=0.008/℃時為3 h；K=0.006/℃為10 h）

（6）放電測量及數據計算結束后，需盡快對放電電池進行充電，防止其虧電后不可用。

但此種測量方法也存在如下的弊端。

首先，電池需脫離供配電系統，如果發生市電中斷，另一組蓄電池能否滿足負載供電時長要求，存在著風險隱患。

其次，整組電池測試需要消耗大量的時間，通常會持續十幾二十個小時。

最后，須消耗大量的電能與熱能。

4.3 核對性放電測試法

核對性放電測試法就是將蓄電池進行深度放電，即為讓電池放至無法放電為止，此舉對電池的損害較大，一般不推薦使用，且測量數據有可能會與在線式測量法得出的數據相同。

其主要操作方法是：

（1）測量記錄環境溫濕度、蓄電池電壓、表溫及放電測試開始時間，將蓄電池放電，直接對負載進行供電，當蓄電池電量低至90%時停止放電；

（2）放電測量及數據計算結束后，需盡快對放電電池進行充電，防止其虧電后不可用；

（3）記錄放電時的各項參數數據，做好文檔管理，下次測量后將兩次數據進行比對，可得出優劣。

需特別說明：

（1）所有檢測均不能影響正常系統的運行，當發生風險時，應立即停止容量檢測工作，恢復其正常運行；

（2）使用UPS外接電池組的，不推薦使用離線式容量測試法，因為電池之間的拆除及安裝不宜過于頻繁，且存在施工安全風險。

4.4 測試試驗應注意的問題

（1）在容量測試期間最大的風險隱患即是當市電突然中斷時，蓄電池的容量是否足以保障負載的正常使用。因此，在做容量檢測時，要事先了解市電與直流電的供電系統供電情況，是否存在計劃性停電或者設備故障隱患。此外，還應關注測試地點的柴油發電機組是否處于良好可運行狀態，后備油料需前提備足[3]。

（2）容量測試中所采用的所有設備設施，包括但不限于假性負載、容量測試儀、內阻測試儀、萬用表和電導儀，都應處于檢定時間范圍內，以保證測試的準確性及權威性。

（3）放電后電池補充電量應為放電電量的1.2倍。

（4）應制定應急及回退操作流程，避免因容量測試而產生的所有故障事件發生。

5 蓄電池啟動電流測試

在實際使用過程中，在線式UPS從正常市電供電切換至逆變供電的時間要求小于7 ms，一般設計為4～5 ms。當市電發生異常時，蓄電池須在小于4～5 ms的時間內輸出電能。如果電池組中存在落后或失效的電池，可能滿足以上端電壓和容量的要求，但在大電流放電時不合格，這種情況屬于存在風險隱患。由于蓄電池瞬間輸出大電流的特性只有在關閉市電時才能測試，因此在未摸清蓄電池性能的情況下進行測試是存在一定風險的，故一般不建議進行蓄電池啟動電流測試[2]。

6 結 論

在數據中心場地基礎設施的日常UPS供配電系統運維管理中，建議運維團隊應制定季度和年度的維護保養計劃，當蓄電池的使用時間超過廠家約定的質保期后，要提高整體的風險意識，增加維護巡檢的強度和頻率，以保證系統安全可靠的運行。無論是通過人工還是系統巡檢，如果在巡檢中發現落后電池，應及時提出蓄電池組的更換計劃，以防止市電中斷從而引發的業務停止的事件發生。